CN103042139A - 一种机电式捆扎机及自动化铁线捆扎方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机电式捆扎机及自动化铁线捆扎方法，包括后端部成型倍力气缸、升降组件、扭爪部等部件，通过机械化操作，控制多个气缸和马达扭爪协调运动，最终完成后端部成型和前部扭合作业，进行铁线等材料的自动捆扎。本发明提供了自动化机械式的生产技术方案，可以取代现有的采用工装治具进行手动作业的工序，能够解决目前手动作业中所遇到的预成型品质不佳、作业时间长、工人的手腕关节易劳损等不良现象，有效达到了降低作业强度、保证产品品质以及工数（成本）递减的目的，对实际生产具有显著的促进效应，有助于节省整体的生产成本，增强产品的市场竞争力。

Description

一种机电式捆扎机及自动化铁线捆扎方法

技术领域

本发明涉及铁线及其它金属线的捆扎技术领域，具体的涉及一种机电式捆扎机及自动化铁线捆扎方法。

背景技术

现有的铁线预成型工序中，普遍采用工装治具进行手动作业，其过程首先需要手动将铁线在工装上绕一周，并在前端用钳子扭合作业并剪断，再在后端用带冲头的快速钳进行后端部成型，即完成一道工序。这种作业方式每天只能够完成9600条捆扎铁线的制作，无法满足产能需求，但是对人力劳动而言，该工作量又显得非常大，作业时间会变长，由于会导致出现工人手腕关节劳损等普遍性的问题，此外由于是人力劳动，所以产品质量也会出现不稳定的情况，尤其对柔性和具有应力的铁线进行预成型时，使用工装治具进行作业，其效果明显不佳，降低了良品率。上述问题都不利于生产，降低了生产效率，因此需要得到切实有效的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供自动化操作，且产能得到极大提高的一种机电式捆扎机及自动化铁线捆扎方法。            

本发明通过以下技术方案实现：  

一种机电式捆扎机，包括机体，机体左侧壁上侧设有PLC控制台，机体上表面左侧设有二色塔灯，机体底面对称设有四组脚轮；此外，机体上设有电箱，机体上位于电箱左侧的部位处设有线盘，线盘固定在线盘轴上，同时线盘右侧连有线盘减速块。

所述电箱上方设有基准板，基准板表面位于无杆气缸上方的位置处设有护叉气缸，基准板表面位于升降组件下方的位置处设有防护块；基准板表面右端设有主送线用的无杆气缸，无杆气缸右侧设有两组对称放置的导轨。

其中，两组导轨上设有后端部成型倍力气缸，后端部成型倍力气缸上对称设有两个切换销；后端部成型倍力气缸左侧设有转向座，所述转向座与无杆气缸相连且设在两组导轨上，同时转向座上设有摆动气缸和针型气缸, 所述的转向座在无杆气缸驱动下沿两组导轨左右滑行运动。

此外，所述两组导轨上设有气爪升降气缸，气爪升降气缸位于无杆气缸左侧，气爪升降气缸下端设有两组气爪；同时，基准板左端设有升降搭链架，升降搭链架上设有升降组件，升降组件位于气爪升降气缸左侧，升降组件上设有另一组气爪。

机体上位于升降组件左侧的部位处设有校直部。

所述摆动气缸底部固定在转向座上，同时摆动气缸的顶部通过轴承连有绕线用的转向轮；转向轮侧边设有转向导向片，此外，转向轮连有直线轴承，直线轴承背对转向轮的一侧设有针型气缸，直线轴承靠近转向轮的一侧设有压线用的压块。

所述升降组件中部上端设有主升降气缸所述主升降气缸与升降组件中部之间连有导轨，且在导轨上套有尼龙限位块。

所述主升降气缸固定在基准板表面；升降组件中部下端设有上下设置的两组同步带轮，其中，位于下方的同步带轮连有伺服马达，位于上方的同步带轮连有轴承座；所述轴承座连有扭爪部，扭爪部连有扭爪闭合气缸。

此外，升降组件主体右侧设有气剪，气剪底部连有气剪气缸，气剪通过气剪气缸驱动；在八组校线轮的左侧设有滚轮，在八组校线轮的右侧设有送线气缸，所述送线气缸连有一组气爪。

其中，八组校线轮中靠近所述的滚轮的三组校线轮竖直放置，剩余的五组校线轮横向放置。

所述扭爪部主体与轴承座之间设有固定环；另外，扭爪部主体中部套有驱动箱，驱动箱沿扭爪部主体滑动，且驱动箱前端的左右两侧均设有一转动短杆，其中，每个转动短杆均对应连有一转动长杆，每个转动长杆均对应连有一夹块；所述驱动箱前端向外延伸，且在该延伸部位的端部设有横杆，横杆的两端分别与两个转动长杆的主体相连。         

所述转动短杆与转动长杆之间、横杆与两个转动长杆之间均通过C型扣环相连；其中，驱动箱沿扭爪部主体滑动时，在横杆的限位作用下，两组转动长杆带动两组夹块进行开合动作。

一种根据上述的机电式捆扎机实现的自动化铁线捆扎方法，包括由PLC控制台控制的如下步骤： 

1）将线盘上的铁线送至气爪升降气缸上的一组气爪上，该气爪将铁线夹持并带至转向轮处；铁线绕过转向轮进行180°的反向折回，反向折回的铁线由气爪升降气缸上的另一组气爪加持并保持铁线当前位置不动；

2）令转向座沿所述两组导轨向右运动，拉伸铁线至设定长度；到位后，通过升降组件上的一组气爪加持铁线并保持铁线当前位置不动；

3）通过气剪对前端部铁线进行分切；升降组件在主升降气缸驱动下沿升降搭链架进行升降，且在升降过程中尼龙限位块避免主升降气缸和升降组件主体之间直接接触；其中，伺服马达和扭爪部随着升降组件进行升降，通过扭爪部加持铁线前端部，同时由成型倍力气缸对铁线后端部进行端部成型，即完成铁线的预成型； 

4）铁线的预成型完成后，通过排出导杆气缸将铁线排出到相应的导向条，转向座返回原位,一个工序完成；

5）机电式捆扎机复位，重复进行步骤1。

步骤1中，所述送线气缸驱动与送线气缸相连的气爪，将线盘上的铁线依次通过滚轮和八组校线轮送至气爪升降气缸上的一组气爪上，在此过程中滚轮和八组校线轮对铁线进行同步校正。 

步骤1中，所述转向轮的运动通过摆动气缸控制，铁线通过转向导向片的导向作用完成反向折回，当铁线完成反向折回后，通过驱动压块压住铁线使其紧靠转向轮。

步骤3中，伺服马达和扭爪部随着升降组件进行升降后，通过扭爪部的两个夹块同时夹持两个铁线头后，夹持住铁线的各个气爪全部松开，此时铁线后端部用成型倍力气缸进行端部成型，同时铁线前端部则通过扭爪部转动3.5周，即完成铁线的预成型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了自动化机械式的生产技术方案，可以取代现有的采用工装治具进行手动作业的工序，能够解决目前手动作业中所遇到的预成型品质不佳、作业时间长、工人的手腕关节易劳损等不良现象，有效达到了降低作业强度、保证产品品质以及工数（成本）递减的目的，对实际生产具有显著的促进效应，有助于节省整体的生产成本，增强产品的市场竞争力。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1所示为本发明一具体实施例的主视结构图；     

图2所示为图1的正视结构图； 

图3所示为图1的侧视结构图；  

图4所示为图1的俯视结构图； 

图5所示为本发明一具体实施例升降组件的主视结构图；

图6所示为图5的正视图；

图7所示为本发明一具体实施例扭爪部的剖面结构图；

图8所示为图7的俯视图；   

图9所示为本发明一具体实施转向座及转向座相关部件的主视结构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1~图4所示为本发明较佳实施例的一种机电式捆扎机，包括机体（1），机体（1）左侧壁上侧设有PLC控制台（9），PLC控制台（9）用于操作捆扎机的运行；机体（1）上表面左侧设有用于指示捆扎机工作状态的两色塔灯（17），机体（1）底面对称设有四组脚轮（20），通过脚轮（20）可将捆扎机移动到适应位置进行生产。

此外，机体（1）上设有供电用的电箱（10），机体（1）上位于电箱（10）左侧的部位处设有线盘（23），线盘（23）固定在线盘轴（8）上，同时线盘（23）右侧连有线盘减速块（24）。铁线等材料缠绕在线盘（23）上，在输送铁线的过程中，可通过线盘减速块（24）调整线盘（23）的输送速度。

所述电箱（10）上方设有基准板（13），基准板（13）表面位于无杆气缸（14）上方的位置处设有用于排送铁线的护叉气缸（18），基准板（13）表面位于升降组件（3）下方的位置处设有用于保护升降组件（3）的防护块（7）；基准板（13）表面右端设有主送线用的无杆气缸（14），无杆气缸（14）右侧设有两组对称放置的导轨（15）。

其中，两组导轨（15）上设有后端部成型倍力气缸（20），后端部成型倍力气缸（20）上对称设有两个切换销（16）；后端部成型倍力气缸（20）左侧设有转向座（44），所述转向座（44）与无杆气缸（14）相连且设在两组导轨（15）上，同时转向座（44）上设有摆动气缸（47）和针型气缸（19）, 所述的转向座（44）在无杆气缸（14）驱动下沿两组导轨（15）左右滑行运动。

所述两组导轨（15）上设有气爪升降气缸（4），气爪升降气缸（4）位于无杆气缸（14）左侧，气爪升降气缸（4）下端设有两组气爪（5），气爪升降气缸（4）可驱动其下端的两组气爪（5）进行升降。

基准板（13）左端设有升降搭链架（6），升降搭链架（6）上设有升降组件（3），升降组件（3）位于气爪升降气缸（4）左侧，升降组件（3）上设有另一组气爪（5）。

机体（1）上位于升降组件（3）左侧的部位处设有校直部（2），校直部（2）作用为消除铁线的应力。

如图9所示，所述摆动气缸（47）底部固定在转向座（44）上，同时摆动气缸（47）的顶部通过轴承连有绕线用的转向轮（42）；转向轮（42）侧边设有转向导向片（46），此外，转向轮（42）连有直线轴承（45），直线轴承（45）背对转向轮（42）的一侧设有针型气缸（19），直线轴承（45）靠近转向轮（42）的一侧设有压线用的压块（43）。

如图5~图6所示，所述升降组件（3）中部上端设有主升降气缸（26），所述主升降气缸（26）与升降组件（3）中部之间连有导轨，且在导轨上套有尼龙限位块（29）。

如图5~图6所示，所述主升降气缸（26）固定在基准板（13）表面；升降组件（3）中部下端设有上下设置的两组同步带轮（28），其中，位于下方的同步带轮（28）连有伺服马达（30），位于上方的同步带轮（28）连有轴承座（31）；所述轴承座（31）连有扭爪部（32），扭爪部（32）连有扭爪闭合气缸（33）。

如图5~图6所示，升降组件（3）主体右侧设有气剪（27），气剪（27）底部连有气剪气缸（34），气剪（27）通过气剪气缸（34）驱动；升降组件（3）左端设有连续装设的八组校线轮（21），在八组校线轮（21）的左侧设有滚轮（36），在八组校线轮（21）的右侧设有送线气缸（37），所述送线气缸（37）连有一组气爪（5）。

如图5~图6所示，八组校线轮（21）中靠近所述的滚轮（36）的三组校线轮竖直放置，剩余的五组校线轮（21）横向放置。滚轮（36）和八组校线轮（21）能够折弯铁线，方便对铁线进行拉动，并关联后续作业工序。

如图7~图8所示，所述扭爪部（32）主体与轴承座（31）之间设有固定环（35）；另外，扭爪部（32）主体中部套有驱动箱（37），驱动箱（37）沿扭爪部（32）主体滑动，且驱动箱（37）前端的左右两侧均设有一转动短杆（38），其中，每个转动短杆（38）均对应连有一转动长杆（39），每个转动长杆（39）均对应连有一夹块（41）；所述驱动箱（37）前端向外延伸，且在该延伸部位的端部设有横杆（40），横杆（40）的两端分别与两个转动长杆（39）的主体相连。扭爪部（32）用于对铁线前端部进行扭合，可代替手工对铁线进行扭合并剪断，实现自动化操作。

如图7~图8所示，所述转动短杆（38）与转动长杆（39）之间、横杆（40）与两个转动长杆（39）之间均通过C型扣环相连；其中，驱动箱（37）沿扭爪部（32）主体滑动时，在横杆（40）的限位作用下，两组转动长杆（39）带动两组夹块（41）进行开合动作。

如图7~8所示，在本实施例中，为了上述过程易实现，驱动箱37内与扭爪部32主体相接的部位处可设置多个深沟滚珠轴承，同时每个深沟滚珠轴承对应连接有内六角螺钉，以便驱动箱37可沿扭爪部32主体顺利进行滑动；扭爪部32在扭爪闭合气缸（33）和伺服马达（30）的作用下，结合自身设计，可顺畅完成自动化前进后退、旋转、爪口张合动作，具备了机械手的功能。

一种根据上述的机电式捆扎机实现的自动化铁线捆扎方法，包括由PLC控制台（9）控制的如下步骤： 

1）将线盘（23）上的铁线送至气爪升降气缸（4）上的一组气爪（5）上，该气爪（5）将铁线夹持并带至转向轮（42）处；铁线绕过转向轮（42）进行180°的反向折回，反向折回的铁线由气爪升降气缸（4）上的另一组气爪（5）加持并保持铁线当前位置不动；

2）令转向座（44）沿所述两组导轨（15）向右运动，拉伸铁线至设定长度；到位后，通过升降组件（3）上的一组气爪（5）加持铁线并保持铁线当前位置不动；

3）通过气剪（27）对前端部铁线进行分切；升降组件（3）在主升降气缸（26）驱动下沿升降搭链架（6）进行升降，且在升降过程中尼龙限位块（29）避免主升降气缸（26）和升降组件（3）主体之间直接接触；其中，伺服马达（30）和扭爪部（32）随着升降组件（3）进行升降，通过扭爪部（32）的两个夹块（41）连续夹持两个铁线头后，夹持住铁线的各个气爪（5）全部松开，此时铁线后端部用代替快速钳的成型倍力气缸（20）进行端部成型，同时铁线前端部则通过扭爪部（32）转动3.5周，即完成铁线的预成型； 

4）铁线的预成型完成后，通过护叉气缸（18）将铁线排出到相应的导向条，转向座（44）返回原位,一个工序完成；

5）机电式捆扎机复位，重复进行步骤1。

步骤1中，所述送线气缸（37）驱动与送线气缸（37）相连的气爪（5），将线盘（23）上的铁线依次通过滚轮（36）和八组校线轮（21）送至气爪升降气缸（4）上的一组气爪（5）上，在此过程中滚轮（36）和八组校线轮（21）对铁线进行同步校正。    

步骤1中，所述转向轮（42）的运动通过摆动气缸（47）控制，铁线通过转向导向片（46）的导向作用完成反向折回，当铁线完成反向折回后，通过驱动压块（43）压住铁线使其紧靠转向轮（42）。

生产中，对柔性和具有应力的￠1.2mm铁线进行预成型时，一般工装治具和气动自动化设备很难处理铁线应力问题，只能进行简易的校正，无法完全消除铁线的应力，本发明采用相应的气动元件和导向部件，巧妙的回避了铁线的应力影响，有助于自动化且高效的完成夹持和折弯作业。

本发明采用多组气爪夹持铁线的线头，从中间拉动铁线，节省了相应的气缸的行程，从而大大减小设备的长度尺寸。

本发明较佳的适用于铁线的自动化捆扎，但理应明白在实际生产中，本发明同样可有效的应用于其它材质的线材的处理。

Claims (10)

1.一种机电式捆扎机，包括机体（1），机体（1）左侧壁上侧设有PLC控制台（9），机体（1）上表面左侧设有两色塔灯（17），机体（1）底面对称设有四组脚轮（20）；此外，机体（1）上设有电箱（10），机体（1）上位于电箱（10）左侧的部位处设有线盘（23），线盘（23）固定在线盘轴（8）上，同时线盘（23）右侧连有线盘减速块（24）；其特征在于所述电箱（10）上方设有基准板（13），基准板（13）表面位于无杆气缸（14）上方的位置处设有护叉气缸（18），基准板（13）表面位于升降组件（3）下方的位置处设有防护块（7）；基准板（13）表面右端设有主送线用的无杆气缸（14），无杆气缸（14）右侧设有两组对称放置的导轨（15）；  

其中，两组导轨（15）上设有后端部成型倍力气缸（20），后端部成型倍力气缸（20）上对称设有两个切换销（16）；后端部成型倍力气缸（20）左侧设有转向座（44），所述转向座（44）与无杆气缸（14）相连且设在两组导轨（15）上，同时转向座（44）上设有摆动气缸（47）和针型气缸（19），所述转向座（44）在无杆气缸（14）驱动下沿两组导轨（15）左右滑行运动；

此外，所述两组导轨（15）上设有气爪升降气缸（4），气爪升降气缸（4）位于无杆气缸（14）左侧，气爪升降气缸（4）下端设有两组气爪（5）；同时，基准板（13）左端设有升降搭链架（6），升降搭链架（6）上设有升降组件（3），升降组件（3）位于气爪升降气缸（4）左侧，升降组件（3）上设有另一组气爪（5）；

另外，机体（1）上位于升降组件（3）左侧的部位处设有校直部（2）。

2.根据权利要求1所述的机电式捆扎机，其特征在于所述的摆动气缸（47）底部固定在转向座（44）上，同时摆动气缸（47）的顶部通过轴承连有绕线用的转向轮（42）；转向轮（42）侧边设有转向导向片（46），此外，转向轮（42）连有直线轴承（45），直线轴承（45）背对转向轮（42）的一侧设有针型气缸（19），直线轴承（45）靠近转向轮（42）的一侧设有压线用的压块（43）。

3.根据权利要求1所述的机电式捆扎机，其特征在于所述的升降组件（3）中部上端设有主升降气缸（26），所述主升降气缸（26）与升降组件（3）中部之间连有导轨，且在导轨上套有尼龙限位块（29）；

所述主升降气缸（26）固定在基准板（13）表面；升降组件（3）中部下端设有上下设置的两组同步带轮（28），其中，位于下方的同步带轮（28）连有伺服马达（30），位于上方的同步带轮（28）连有轴承座（31）；所述轴承座（31）连有扭爪部（32），扭爪部（32）连有扭爪闭合气缸（33）；

此外，升降组件（3）主体右侧设有气剪（27），气剪（27）底部连有气剪气缸（34），气剪（27）通过气剪气缸（34）驱动；

升降组件（3）左端设有连续装设的八组校线轮（21），在八组校线轮（21）的左侧设有滚轮（36），在八组校线轮（21）的右侧设有送线气缸（37），所述送线气缸（37）连有一组气爪（5）。

4.根据权利要求3所述的机电式捆扎机，其特征在于八组校线轮（21）中靠近所述的滚轮（36）的三组校线轮竖直放置，剩余的五组校线轮（21）横向放置。

5.根据权利要求3所述的机电式捆扎机，其特征在于所述的扭爪部（32）主体与轴承座（31）之间设有固定环（35）；另外，扭爪部（32）主体中部套有驱动箱（37），驱动箱（37）沿扭爪部（32）主体滑动，且驱动箱（37）前端的左右两侧均设有一转动短杆（38），其中，每个转动短杆（38）均对应连有一转动长杆（39），每个转动长杆（39）均对应连有一夹块（41）；所述驱动箱（37）前端向外延伸，且在该延伸部位的端部设有横杆（40），横杆（40）的两端分别与两个转动长杆（39）的主体相连。

6.根据权利要求5所述的机电式捆扎机，其特征在于所述的转动短杆（38）与转动长杆（39）之间、横杆（40）与两个转动长杆（39）之间均通过C型扣环相连；其中，驱动箱（37）沿扭爪部（32）主体滑动时，在横杆（40）的限位作用下，两组转动长杆（39）带动两组夹块（41）进行开合动作。

7.一种根据权利要求1—6任一所述的机电式捆扎机实现的自动化铁线捆扎方法，其特征在于包括由PLC控制台（9）控制的如下步骤： 

1）将线盘（23）上的铁线送至气爪升降气缸（4）上的一组气爪（5）上，该气爪（5）将铁线夹持并带至转向轮（42）处；铁线绕过转向轮（42）进行180°的反向折回，反向折回的铁线由气爪升降气缸（4）上的另一组气爪（5）加持并保持铁线当前位置不动；

2）令转向座（44）沿所述两组导轨（15）向右运动，拉伸铁线至设定长度；到位后，通过升降组件（3）上的一组气爪（5）加持铁线并保持铁线当前位置不动；

3）通过气剪（27）对前端部铁线进行分切；升降组件（3）在主升降气缸（26）驱动下沿升降搭链架（6）进行升降，且在升降过程中尼龙限位块（29）避免主升降气缸（26）和升降组件（3）主体之间直接接触；其中，伺服马达（30）和扭爪部（32）随着升降组件（3）进行升降，通过扭爪部（32）加持铁线前端部，同时由成型倍力气缸（20）对铁线后端部进行端部成型，即完成铁线的预成型； 

4）铁线的预成型完成后，通过护叉气缸（18）将铁线排出到相应的导向条，转向座（44）返回原位，一个工序完成；

5）机电式捆扎机复位，重复进行步骤1。

8.根据权利要求7所述的自动化铁线捆扎方法，其特征在所述的的步骤1中，通过送线气缸（37）驱动与送线气缸（37）相连的气爪（5），将线盘（23）上的铁线依次通过滚轮（36）和八组校线轮（21）送至气爪升降气缸（4）上的一组气爪（5）上，在此过程中滚轮（36）和八组校线轮（21）对铁线进行同步校正。

9.根据权利要求8所述的自动化铁线捆扎方法，其特征在于所述的步骤1中，转向轮（42）的运动通过摆动气缸（47）控制，铁线通过转向导向片（46）的导向作用完成反向折回，当铁线完成反向折回后，通过驱动压块（43）压住铁线使其紧靠转向轮（42）。

10.根据权利要求8所述的自动化铁线捆扎方法，其特征在于所述的步骤3中，伺服马达（30）和扭爪部（32）随着升降组件（3）进行升降后，通过扭爪部（32）的两个夹块（41）同时夹持两个铁线头后，夹持住铁线的气爪（5）全部松开，此时铁线后端部用成型倍力气缸（20）进行端部成型，同时铁线前端部则通过扭爪部（32）转动3.5周，即完成铁线的预成型。

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